数字部分的改革:关于R2R2000播放器的核心技术,我们平时更多的听到的是PCM1704的R-2R DAC和目前的Delta-Sigma DAC的不同。但显然这并不是全部,操作系统的选择不仅带来了高效率,同时带来了I/O部分更容易实现的高品质。除此之外,R2R2000也开始使用FPGA芯片做数字时钟部分的管理。
由于缺少更细致的拆解资料,和官方提供的技术资料,实现流程不明。不过从官方提供的几个看不到芯片型号的电路布局可以看出大概。我们不清楚此次的文件解码是在主控CPU内进行还是FPGA异构ARM中进行,但较HM901时期,HIFIMAN官方表示出各种关于播放器数字信号部分的奇怪态度,今天我们看到R2R2000应该走上了正轨。使用FPGA的DCM时钟管理单元来管理信号,是目前绝大对数HiFi音源设备共识的设计。如果,FPGA的ARM核心足够强大,将数字信号直接放在一颗芯片内,而不需要跨越PCB走线连接两颗芯片,那理论上是更高品质的设计。
R-2R DAC:无论是PCM1704还是PCM1702,它们都是BB早期的R-2R型DAC芯片,目前已经停产。在HiFi圈子里,支持R-2R DAC和PCM1704的设备进三五年里越来越多,由于芯片的稀缺,大家可以用电阻元件自己设计R-2R梯形网络,实现DAC的功能,其中理论上也有不少高端的设计和产品。
R-2R的D/A起源于我们学习数字电路D/A转换时最原始的权电阻D/A转换器。它的设计思路很简单,就是要将数字电路中的1001010101....信号表达成不同的电压电流信号。简单的说,以8bit为例,输出部分以R阻值的电阻为参考,那么最高有效位MSB上需要一个2R为参考,开关来区分0和1;以此类推第二高位是4R、第三是8R等等8bit最低位是256R。显然,按这个思路去做16bit、24bit更不现实,元件的精度问题就无法保证,更不要说其他。而R-2R梯形网络与这个思路一致,同样以R作为输出参考,每一集都使用R和一个2R的组合,这样最低位是2R、其他每进一步均为一个2R和R的组合,它的输出电压仍然可以达到和权电阻D/A一样的效果。而元件只有两种R和2R,从单个元件保证精度的角度来说,显然比原始的方法容易实现。当然,R-2R还要考虑到温度、电源、过零失真等问题。需要有补偿的反馈电路来提高精度,弥补失真发生。
对于HiFi应用来说,R-2R型D/A可以让“NOS”不升频一派从原理上得到实现,而从以往我们的经验来看,PCM1704在以前Holo Audio那台叫什么名字的解码器上也的确表现出了很鲜明的特点。瞬态真实,有黑胶上那种瞬态的模拟味道,确实可以感受得到。至于Delta-Sigma,我们在之前的《Foobar2000 PCM到DSD实时转换软件设置、音质体验与工作原理 》[作者:赵宇为 ] 一文中大概讨论过它与HiFi应用的关系。Delta-Sigma很难用电路来描述,以及类比这里就不再详细讨论。
回到R2R2000的太子和红衣太子,PCM1702官方指标相比PCM1704,采样精度变为了20bit,理论上来说,对于我们大多数使用确实没有影响。而实际听感的差异,下文专门谈到。
模拟输出:R2R2000的两个版本,模拟、供电部分设计官方称完全一致,具体芯片型号不详。不过近两年来播放器和小型声卡可以提供大功率的输出,还是要感谢功率半导体和电源芯片的进步。从HIFIMAN官方图片来看,R2R2000使用两颗DAC芯片,从头开始平衡输出,而末端的耳放的扩流输出也不过是两颗小芯片而已。